Caractéristiques des isolateurs en céramique
Selon leurs caractéristiques d'application, les tubes céramiques électriques se divisent en isolateurs de lignes, isolateurs de centrales électriques ou isolateurs d'appareils électriques. On distingue également les isolateurs d'intérieur et les isolateurs d'extérieur, selon leur environnement d'utilisation. Fabriqués à partir de céramique ou d'argile naturelle, ils sont ensuite façonnés à partir de matériaux mixtes. Les céramiques ordinaires sont utilisées dans le quotidien, le bâtiment (isolation), l'industrie chimique, tandis que les céramiques spéciales (condensateurs, piézoélectriques, magnétiques, électro-optiques et hautes températures) sont généralement classées selon leur forme, leur niveau de tension et leur environnement d'utilisation. On distingue ainsi, selon la forme, les isolateurs à disque, à broche, à tige et les isolateurs creux. Selon le niveau de tension, on distingue les isolateurs basse tension (CA ≤ 1000 V, CC ≤ 1500 V) et les isolateurs haute tension (CA ≥ 1000 V, CC ≥ 1500 V). Parmi les isolateurs haute tension, il existe des isolateurs à très haute tension (CA 330 kV et 500 kV, CC 500 kV) et des isolateurs à très haute tension (CA 750 kV et 1000 kV, CC 800 kV).
Il s'agit d'une céramique fonctionnelle dont la résistivité varie considérablement avec la température. Selon leurs caractéristiques de résistance en fonction de la température, on distingue les céramiques thermiques à coefficient de température positif (CTP) et les céramiques thermiques à coefficient de température négatif (CTN).
La résistivité des céramiques thermiques à coefficient de température positif diminue exponentiellement avec l'augmentation de la température. Cette caractéristique est due aux propriétés électriques des grains et des joints de grains présents dans la structure de la céramique. Seules les céramiques dont les grains sont entièrement semi-conducteurs et qui présentent une isolation adéquate aux joints de grains possèdent cette propriété. Les céramiques thermosensibles à coefficient de température positif les plus couramment utilisées sont des céramiques semi-conductrices de BaTiO₃ contenant des impuretés de support et travaillées sous atmosphère réductrice. Elles servent principalement à la fabrication de résistances céramiques thermosensibles à variation de puissance, de limiteurs de courant, etc.
La résistivité des céramiques thermosensibles à coefficient de température négatif augmente exponentiellement avec la température. La plupart de ces céramiques sont des solutions solides d'oxydes de métaux de transition à structure spinelle, c'est-à-dire des oxydes contenant un ou plusieurs métaux de transition (tels que Mn, Cu, Ni, Fe, etc.). Leur formule chimique générale est AB₂O₄, et leur mécanisme de conduction varie selon leur composition, leur structure et leur mode semi-conducteur. Les céramiques thermiques à coefficient de température négatif sont principalement utilisées pour la mesure et la compensation de température. Il existe également des céramiques thermiques dont la résistivité varie linéairement avec la température, et d'autres dont la résistivité change à nouveau à une certaine température critique. Ces dernières sont utilisées pour la fabrication de dispositifs d'alimentation électrique ; on les appelle donc céramiques thermiques pour alimentation. Selon la plage de température, les céramiques thermiques sont divisées en basses températures (4 ~ 20K, 20 ~ 80K, 77 ~ 300K, etc.), températures moyennes (également appelées normalisation, – 60 ~ 300 ℃) et hautes températures (300 ~ 1000 ℃).
Thermistance à coefficient de température positif ; céramiques semi-conductrices ; céramiques ferroélectriques ; développement
Résumé : d'après les rapports de la littérature et l'expérience acquise dans la pratique professionnelle, la recherche sur la formulation, les essais de processus, les caractéristiques des matériaux et l'application des céramiques PTC sont décrits.
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Caractéristiques des isolateurs en verre
L'isolateur en verre présente les caractéristiques suivantes :
(1) Haute résistance mécanique, 1 à 2 fois supérieure à celle d'un isolateur en porcelaine.
(2) Les performances sont stables et ne vieillissent pas facilement, et les performances électriques sont supérieures à celles de l'isolateur en porcelaine.
(3) Le processus de production est simplifié, le cycle de production est court, il se prête bien à la mécanisation et à l'automatisation, et l'efficacité de la production est élevée.
(4) En raison de la transparence de l'isolateur en verre, il est facile de repérer les petites fissures et divers défauts ou dommages internes lors de l'inspection externe.
(5) Si le corps en verre de l'isolateur présente divers défauts, le verre se brise automatiquement, un phénomène appelé « auto-rupture ». Après la rupture de l'isolateur, le marteau résiduel du capuchon métallique conserve une certaine résistance mécanique et reste accroché à la ligne, permettant ainsi la poursuite du service. Lors de l'inspection de la ligne, l'isolateur rompu est facilement repérable et peut être remplacé rapidement. Grâce à cette caractéristique d'« auto-rupture », il n'est pas nécessaire d'effectuer des contrôles préventifs sur les isolateurs en cours d'exploitation, ce qui simplifie considérablement les opérations.
(6) Les isolateurs en verre sont légers. Cependant, en raison du processus de fabrication et d'autres facteurs, leur taux de rupture spontanée est élevé, ce qui constitue leur principal inconvénient.
Type d'isolateur de suspension composite :
Type standard, type résistant à la pollution, type CC, type sphérique, type aérodynamique, type fil de terre, pour système de contact aérien de chemin de fer électrifié.
1. L'isolateur composite se compose de trois parties : une tige d'extraction en résine époxy renforcée de fibres de verre, une jupe en caoutchouc silicone et des éléments de fixation. La jupe en caoutchouc silicone est fabriquée par injection sous pression intégrale, ce qui résout le problème majeur de la fiabilité de l'isolateur composite : les claquages électriques à l'interface. La connexion entre la tige d'extraction en fibres de verre et les éléments de fixation est réalisée par un procédé de sertissage de pointe, équipé d'un système de détection acoustique automatique des défauts. L'isolateur présente une grande résistance, une esthétique soignée, un faible encombrement et un poids léger. Les éléments de fixation galvanisés sont résistants à la rouille et à la corrosion et sont interchangeables avec les isolateurs en porcelaine. Sa structure robuste préserve le mandrin et exploite pleinement ses propriétés mécaniques.
2. Performances électriques supérieures et haute résistance mécanique. La résistance à la traction et à la flexion de la tige d'extraction en fibre de verre époxy intégrée est deux fois supérieure à celle de l'acier ordinaire et 8 à 10 fois supérieure à celle de la porcelaine haute résistance, ce qui améliore considérablement la fiabilité et la sécurité de fonctionnement.
3. Il présente une bonne résistance à la pollution et une excellente résistance au contournement dû à la pollution. Sa tension de tenue en milieu humide et sa tension de tenue à la pollution sont 2 à 2,5 fois supérieures à celles des isolateurs en porcelaine de même distance de fuite. Sans nettoyage, il peut fonctionner en toute sécurité dans des zones fortement polluées.
4. Petit volume, poids léger (seulement 1/6 ~ 1/9 de l'isolateur en porcelaine de même classe de tension), structure légère et transport et installation pratiques.
5. La jupe de parasol en caoutchouc silicone présente d'excellentes propriétés hydrophobes. Sa structure globale garantit que l'isolation interne reste imperméable à l'humidité. Il n'est donc pas nécessaire de procéder à des tests de contrôle d'isolation ni à un nettoyage préventif, ce qui allège la charge de travail liée à l'entretien quotidien.
6. Il présente une excellente étanchéité et une forte résistance à la corrosion électrique. Le matériau de la jupe du parasol est résistant aux fuites électriques et conforme à la norme TMA4 niveau 5. Il offre une bonne résistance au vieillissement, à la corrosion et aux basses températures, et peut être utilisé dans une plage de températures allant de -40 °C à -50 °C.
7. Il possède une forte résistance aux chocs et aux impacts, une bonne résistance à la fragilité et au fluage, ne se casse pas facilement, une résistance élevée à la flexion et à la torsion, peut résister à la pression interne, une forte force anti-explosion et peut être interchangé avec des isolateurs en porcelaine et en verre.
8. Les propriétés mécaniques et électriques des isolateurs composites sont supérieures à celles des isolateurs en porcelaine, offrant une marge de sécurité de fonctionnement importante. Il s'agit d'un produit de dernière génération pour les lignes électriques.
Caractéristiques des isolateurs composites
1. La valeur zéro est auto-détectable et facile à détecter
Le bord suspendu composite présente la caractéristique d'une rupture automatique à valeur nulle. Une simple observation au sol ou depuis un hélicoptère suffit, évitant ainsi de grimper au poteau pour un contrôle pièce par pièce et réduisant la pénibilité du travail.
Grâce à l'introduction de produits issus de la ligne de production, le taux annuel de défaillance spontanée est de 0,02 à 0,04 %, ce qui permet de réduire les coûts de maintenance de la ligne. Ces produits présentent une bonne résistance à l'arc électrique et aux vibrations. En fonctionnement, la surface de l'isolateur en verre endommagé par la foudre reste lisse et possède une couche protectrice interne renforcée contre les contraintes. Par conséquent, il conserve une énergie d'isolation et une résistance mécanique suffisantes.
Le phénomène de galopement dû au givrage des conducteurs s'est produit à plusieurs reprises sur les lignes de 500 kV. L'isolateur de suspension composite ne présente aucune atténuation de ses performances électromécaniques après un tel galopement.
2. Bonnes propriétés autonettoyantes et faible vieillissement
D'après les observations générales du département de l'énergie, les isolateurs en verre accumulent peu de pollution et sont faciles à nettoyer ; ceux de la ligne sud sont nettoyés après la pluie.
Des prélèvements réguliers d'isolateurs en verre sont effectués sur les lignes dans des zones typiques afin de mesurer leurs performances électromécaniques après utilisation. Les milliers de données recueillies montrent que les performances électromécaniques des isolateurs en verre après 35 ans d'utilisation restent globalement inchangées par rapport à celles initiales, sans aucun phénomène de vieillissement.
La capacité principale est élevée, la distribution de tension dans la chaîne est uniforme et la constante diélectrique du verre est de 7 à 8, ce qui confère à l'isolateur composite une capacité principale importante et une distribution de tension uniforme dans la chaîne. Ceci contribue à réduire la tension supportée par l'isolateur près du conducteur et de la mise à la terre, et donc à diminuer les interférences radioélectriques, les pertes par effet corona et à prolonger la durée de vie de l'isolateur en verre. L'expérience pratique l'a démontré.
Caractéristiques de performance et conditions de service de l'isolateur composite # caractéristiques de performance de l'isolateur composite :
1. Petit volume et poids léger, soit environ 1/5 à 1/9 du poids d'un isolateur en porcelaine de même classe de tension, ce qui facilite le transport et l'installation.
2. L'isolateur composite possède une résistance mécanique élevée, une structure fiable, des performances stables et une grande marge de sécurité pour un fonctionnement sûr, ce qui garantit la ligne et un fonctionnement sûr.
3. L'isolateur composite présente des performances électriques supérieures. La jupe en caoutchouc silicone du pare-soleil offre une bonne hydrophobie et une grande mobilité, une excellente résistance à la pollution et une forte protection contre les contournements dus à la pollution. Il peut fonctionner en toute sécurité dans des zones fortement polluées sans nettoyage manuel et ne nécessite aucun entretien.
4. L'isolateur composite présente des caractéristiques de résistance aux acides et aux alcalis, de résistance au vieillissement thermique et de résistance électrique, de bonnes performances d'étanchéité et peut garantir que son isolation interne n'est pas affectée par l'humidité.
5. L'isolateur composite présente une bonne résistance à la fragilité, une forte résistance aux chocs et aucun risque de rupture fragile.
6. Les isolateurs composites sont remplaçables et peuvent être interchangés avec des isolateurs en porcelaine.
Comment évaluer la qualité d'un isolateur ?
a. Norme pour la résistance d'isolation qualifiée
(1) La résistance d'isolement des isolateurs nouvellement installés doit être supérieure ou égale à 500 m Ω.
(2) La résistance d'isolement de l'isolateur en fonctionnement doit être supérieure ou égale à 300 mΩ.
b. Principe de jugement de la détérioration des isolateurs
(1) Si la résistance d'isolement de l'isolateur est inférieure à 300 m Ω et supérieure à 240 m Ω, il peut être considéré comme un isolateur de faible valeur.
(2) Si la résistance d'isolement de l'isolateur est inférieure à 240 m Ω, il peut être considéré comme un isolant nul.
Cette méthode n'est généralement pas utilisée pour tester la résistance d'isolation des isolants composites.
Les isolateurs de suspension sont largement utilisés dans les réseaux électriques. Les isolateurs de suspension en PRV (polyester renforcé de fibres de verre) offrent une longue durée de vie et sont très appréciés des exploitants de réseaux électriques. La qualité des isolateurs de suspension disponibles sur le marché est inégale. On trouve également des isolateurs de suspension recyclés. Il est donc essentiel de comparer les produits avant d'acheter des isolateurs de suspension. Pour toute information concernant le montage des isolateurs de suspension et pour obtenir des exemples de connexions, n'hésitez pas à contacter Joson Power Equipment Company, fabricant d'isolateurs de suspension de haute qualité. Joson Power propose une gamme complète d'isolateurs de suspension : isolateurs en porcelaine haute tension, isolateurs de suspension 330 kV, 500 kV, isolateurs composites de suspension 10 kV, isolateurs de suspension résistants à la pollution, isolateurs de suspension standard, isolateurs de suspension à disque en verre et isolateurs de suspension en céramique.
Date de publication : 18 avril 2022